در بین روش‌های مختلف تصفیه فاضلاب‌ها، سیستم‌های تصفیه آب به روش اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون، بسیار مورد توجه هستند. با توجه به کاهش منابع آب‌های تمیز و با کیفیت در دنیا، استفاده از این سیستم‌ها برای تصفیه فاضلاب‌ها روز به روز در حال گسترش است.
فاضلاب‌ها معمولاً دارای درصد بالایی از مواد آلاینده، مواد آلی و ذرات معلق هستند که با غشاءهای اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون سازگاری ندارند. غشاءهای اسمز معکوس و نانو فیلتراسیون، برای حذف نمک و یونهای محلول در آب، طراحی و ساخته شده‌اند و قادر نیستند ذرات معلق موجود در آب و رسوبات سنگین را حذف کنند.
وجود یک واحد پیش تصفیه مناسب قبل از ورود به واحد اسمز معکوس، می‌تواند باعث افزایش عمر مفید سیستم و کاهش هزینه‌های عملیاتی شود.
یکی از این آلاینده‌ها که می‌تواند بسیار مضر باشد و آسیب‌های جدی به غشاء وارد کند، رسوبات سخت هستند. رسوبات سخت در اثر تشکیل بر روی غشاء، باعث افزایش فشار مورد نیاز، افزایش انرژی مصرفی و درنتیجه عملکرد کاهش عملکرد سیستم میشود.
راه‌های مختلفی برای حل این موضوع وجود دارد که یکی از آن‌ها استفاده از روش‌های الکتروشیمایی است. واتک در این مقاله به معرفی یک شرکت خارجی فعال در زمینه آب می‌پردازد که سعی کرده با یک طراحی جدید، روش مناسبی را در پیش تصفیه فاضلاب به دنیا معرفی کند.
شرکت Biopuremax یک شرکت ارائه دهنده راه‌کارهای پیش تصفیه است که فرایندهای آن‌ها علاوه بر ساده بودن، تمیز بودن، موثر بودن، دوست دار محیط زیست نیز است. در این روش‌ها از هیچ گونه ماده شیمیایی استفاده نمی‌شود. این روش یکی از بهترین روش‌های پیش تصفیه قبل از ورود به محفظه اسمز معکوس است.
روش ESR که مخفف عبارت Electrolytic Scale Reduction است، روشی است که جایگزین دو روش تبادل یون نرم کننده و روش شیمیایی ضد رسوب میشود. در این روش جریان الکتریکی برقرار شده در محفظه باعث افزایش مقدار pH در نزدیکی کاتد شده در نتیجه رسوبات سخت در محفظه ته نشین می‌شوند و به صورت همزمان CO۲ آزاد می‌کند.
واحد ESR شرکت Biopuremax ترکیبی از یکسری محفظه واکنش استوانه‌ای شکل و فلزی است که آب قادر است از بالا به سمت پایین در آن جریان پیدا کند. در مرکز این استوانه یک الکترود قرار داده شده است که به قطب مثبت وصل است. در همین حال جداره محفظه استوانه‌ای به قطب منفی وصل میشود. با اعمال ولتاژ بین دو الکترود، یک میدان الکتریکی بین الکترود مرکزی و استوانه برقرار میشود.
این میدان باعث ایجاد جریان الکتریکی بین الکترود مرکزی و بدنه فلزی میشود. جریان الکتریکی می‌تواند آب موجود در محفظه را تجزیه کرده آن را تبدیل به یونهای OH– و H+ کند. در اثر تولید یونهای هیدروکسیل و هیدروژن، pH در نزدیک الکترود مرکزی (آند) کاهش یافته و در اطراف استوانه (کاتد) افزایش می‌یابد. افزایش pH در اطراف کاتد باعث رسوب مواد معدنی در ته محفظه میشود. درصد مواد معدنی در محدوده بین ۲ تا ۶ درصد کل CaCO۳ است.
مکانیزم به این صورت است که یونهای هیدروکسیل تشکیل شده در سطح کاتد می‌توانند سرعت تشکیل کربنات کلسیم را تشدید کنند. یون هیدروکسیل در اثر واکنش با یون بی کربنات، یون کربنات تشکیل می‌دهد.
در این سیستم می‌توان با استفاده از فرایندهای الکتروشیمیایی، سینتیک یک واکنش را اصلاح کرد تا مقدار و سرعت تشکیل رسوبات را کنترل کرد. این کار باعث میشود هیچ رسوبی در سطح غشاءهای اسمز معکوس تشکیل نشود.
در روش ESR می‌توان تمامی یونهای رسوبی را تشکیل داد، نه فقط کلسیم و منیزیم. حذف حتی مقدار کمی از یونهای سخت از آب ورودی به سیستم تصفیه، مانع تشکیل هر گونه بلور سخت بر روی غشاءهای سیستم اسمز معکوس میشود.
این استراتژی در سیستم‌هایی کارامد است که در آن زمان ماندگاری یا عبور آب نسبتاً کوتاه است. در سیستمی که زمان ماندگاری آب بر روی غشاءهای اسمز معکوس طولانی باشد، رسوبات ناگزیر تشکیل خواهند شد.
روش ESR بسیار وابسته به ابعاد و مقیاس اجرایی سیستم اسمز معکوس دارد. این فناوری علاوه بر سیستم‌های پیش تصفیه اسمز معکوس، می‌تواند در برج‌های خنک کننده و با هدف حذف یونهای مضر نیز استفاده شود.
یکی از محصولات جانبی تولید شده در روش ESR کلرین است. کلرین در نتیجه واکنش بین یون هیدروژن و کلر به دست می‌آید. کلرین می‌تواند مانع رشد هر گونه عامل بیولوژیکی در محفظه ESR شود، بدون اینکه ماده شیمیایی اضافه شود.
عملکرد ESR با استفاده از پایش و اندازه‌گیری جریان الکتریکی عبوری از آند و کاتد انجام میشود. زمانی که جریان عبوری در محدوده طراحی شده دستگاه باشد، به معنای اینست که این سیستم درست کار می‌کند. جریان الکتریکی استفاده شده در این روش به صورت DC است.
یکی از مزایای روش ESR تعمیر و نگهداری آسان سیستم است. بسته به میزان کارکرد و بهره‌برداری از سیستم، این زمان می‌تواند بین دو هفته تا یک ماه متغیر باشد. فرایند تمیزکاری به صورت اتوماتیک بوده با معکوس کردن جریان الکتریکی در محفظه واکنش امکان‌پذیر است. بر همین اساس هیچ گونه جایگزینی الکترود نیاز ندارد.
شتاب دهنده واتک به عنوان اولین مرکز تخصصی نوآوری و شتاب دهی در حوزه آب می باشد که بستری برای پرورش و تجاری سازی ایده‌های خلاقانه و نوآورانه حوزه آب را فراهم کرده است.
