مواد آلی محلول (DOM) میتواند چالشهای مهمی را هنگام استفاده از غشاهای NF RO ایجاد کند. به عنوان تامین کننده پیشرو ازغشاء NF RO، ما اهمیت حذف موثر DOM را قبل از فیلتراسیون غشایی برای اطمینان از عملکرد بهینه و طول عمر غشاها درک می کنیم.
درک مواد آلی محلول
DOM مخلوط پیچیده ای از ترکیبات آلی است که در آب حل می شوند. این می تواند از منابع مختلف، از جمله مواد آلی طبیعی (NOM) مانند اسیدهای هیومیک و فولویک، فاضلاب های صنعتی و رواناب های کشاورزی منشاء بگیرد. DOM می تواند از چندین جهت بر عملکرد غشاء NF RO تأثیر منفی بگذارد. اولاً، می تواند باعث رسوب غشاء شود که نفوذپذیری غشا را کاهش می دهد و فشار عملیاتی مورد نیاز برای فیلتراسیون را افزایش می دهد. ثانیاً، DOM میتواند با مواد ضدعفونیکننده مانند کلر واکنش نشان دهد تا محصولات جانبی مضر ضدعفونی کننده (DBPs) ایجاد کند.
روش های قبل از درمان برای حذف DOM
انعقاد و لخته سازی
انعقاد و لخته سازی معمولاً از روش های قبل از درمان برای حذف DOM استفاده می شود. مواد منعقد کننده مانند سولفات آلومینیوم یا کلرید آهن به آب اضافه می شوند تا بارهای منفی ذرات DOM را خنثی کنند و باعث تجمع آنها شوند. سپس لختهسازها اضافه میشوند تا تشکیل لختههای بزرگتر را تقویت کنند، که با تهنشینی یا فیلتراسیون راحتتر حذف میشوند.
انعقاد و لخته سازی می تواند به طور موثر بخش قابل توجهی از DOM را حذف کند، به خصوص بخش های بزرگتر و آبگریزتر. اما کارایی این روش ها به عوامل مختلفی از جمله نوع و دوز منعقد کننده، PH آب و زمان تماس منعقد کننده و آب بستگی دارد.
جذب کربن فعال
کربن فعال یک ماده بسیار متخلخل با سطح بزرگ است که آن را به یک جاذب موثر برای حذف DOM تبدیل می کند. این می تواند طیف گسترده ای از ترکیبات آلی، از جمله بخش های DOM آبگریز و آب دوست را جذب کند.
دو نوع اصلی کربن فعال برای تصفیه آب وجود دارد: کربن فعال دانه ای (GAC) و کربن فعال پودری (PAC). GAC معمولاً در جاذب های بستر ثابت استفاده می شود، جایی که آب از طریق بستر کربن فعال جریان می یابد. PAC مستقیماً به آب اضافه می شود و فرآیند جذب در فاز آب رخ می دهد. پس از جذب، PAC را می توان با فیلتراسیون یا ته نشینی حذف کرد.
جذب کربن فعال در حذف DOM با وزن مولکولی کم موثر است و همچنین می تواند برخی از پیش سازهای DBPs را حذف کند. با این حال، ظرفیت جذب کربن فعال محدود است و نیاز به جایگزینی یا بازسازی دوره ای دارد.
اکسیداسیون
اکسیداسیون یکی دیگر از روش های قبل از درمان برای حذف DOM است. اکسیدان هایی مانند ازن، پراکسید هیدروژن و کلر می توانند با DOM واکنش دهند تا ترکیبات آلی را به قطعات کوچکتر و زیست تخریب پذیرتر تجزیه کنند.
ازن یک اکسیدان قوی است که می تواند به طور موثر DOM را اکسید کند و کیفیت آب را قبل از فیلتراسیون غشایی بهبود بخشد. همچنین می تواند تشکیل DBPs را کاهش دهد. پراکسید هیدروژن را می توان در ترکیب با سایر اکسیدان ها یا کاتالیزورها برای بهبود فرآیند اکسیداسیون استفاده کرد. کلر یک ضد عفونی کننده رایج است، اما می تواند با DOM واکنش داده و DBP ها را تشکیل دهد. بنابراین، هنگام استفاده از کلر برای اکسیداسیون، کنترل دقیق دوز و زمان تماس مورد نیاز است.
درمان بیولوژیکی
درمان بیولوژیکی می تواند برای حذف DOM با استفاده از میکروارگانیسم ها برای تجزیه ترکیبات آلی استفاده شود. فرآیندهای بیولوژیکی بی هوازی و هوازی دو نوع اصلی تصفیه بیولوژیکی هستند.
در تصفیه بیولوژیکی بیهوازی، میکروارگانیسمها DOM را در غیاب اکسیژن تجزیه میکنند و متان و دی اکسید کربن تولید میکنند. از سوی دیگر، درمان بیولوژیکی هوازی از میکروارگانیسمهای مصرفکننده اکسیژن برای تخریب DOM استفاده میکند. تصفیه بیولوژیکی در از بین بردن DOM زیست تخریب پذیر موثر است، اما ممکن است برای حذف DOM غیرقابل تجزیه یا مقاوم به درمان مناسب نباشد.
اهمیت حذف DOM برای غشاهای NF RO
حذف موثر DOM قبل از استفادهنانوفیلتراسیون اسمز معکوسغشاها به چند دلیل حیاتی هستند. در مرحله اول، به جلوگیری از رسوب غشاء کمک می کند. رسوب غشاء می تواند منجر به کاهش شار غشا، افزایش فشار عملیاتی و طول عمر کوتاه تر غشا شود. با حذف DOM، فرکانس تمیز کردن و تعویض غشا را می توان کاهش داد و در نتیجه باعث صرفه جویی در هزینه می شود.
ثانیا، حذف DOM می تواند کیفیت آب نفوذی را بهبود بخشد. DOM می تواند حاوی آلاینده های مختلفی مانند فلزات سنگین و آلاینده های آلی باشد که می تواند همراه با DOM حذف شود. این تضمین می کند که آب تصفیه شده با استانداردهای کیفی مورد نیاز مطابقت دارد.
در نهایت، حذف DOM می تواند تشکیل DBPs را کاهش دهد. همانطور که قبلا ذکر شد، DOM می تواند با مواد ضد عفونی کننده واکنش نشان دهد تا DBP ها را تشکیل دهد که به طور بالقوه برای سلامت انسان مضر هستند. با کاهش محتوای DOM در آب، می توان تشکیل DBPs را به حداقل رساند.
ارزیابی روش های قبل از درمان برای سیستم شما
هنگام انتخاب روش های قبل از درمان برای حذف DOM، چندین فاکتور باید در نظر گرفته شود. اینها شامل ویژگی های آب خوراک، مانند غلظت DOM، توزیع وزن مولکولی و زیست تخریب پذیری است. هزینه و در دسترس بودن روش های قبل از درمان نیز باید در نظر گرفته شود.
به عنوان مثال، اگر آب خوراک دارای غلظت بالایی از DOM زیست تخریب پذیر باشد، تصفیه بیولوژیکی ممکن است یک گزینه مقرون به صرفه باشد. اگر DOM عمدتاً از ترکیبات آبگریز و با وزن مولکولی بالا تشکیل شده باشد، انعقاد و لخته سازی ممکن است مناسب تر باشد.
همچنین توجه به سازگاری روش های قبل از درمان با غشاهای NF RO مهم است. برخی از مواد شیمیایی قبل از درمان، مانند کلر، اگر به درستی کنترل نشود، می تواند به غشاها آسیب برساند. بنابراین، انتخاب روش های پیش از درمان که تأثیر منفی بر عملکرد غشا نداشته باشد، ضروری است.
مطالعات موردی
بیایید به چند مطالعه موردی برای نشان دادن اثربخشی روشهای قبل از درمان حذف DOM نگاه کنیم. در یک تصفیه خانه که آب آشامیدنی را تامین می کند، آب خوراک حاوی غلظت بالایی از NOM بود. کارخانه در ابتدا فقط از فیلتراسیون ساده به عنوان پیش تصفیه استفاده کرد و غشاء NF RO به سرعت دچار آلودگی شد. سپس کارخانه یک فرآیند انعقاد - لخته سازی - ته نشینی - پیش تصفیه و به دنبال آن جذب کربن فعال را اجرا کرد. پس از اجرای فرآیند جدید پیش تصفیه، میزان رسوب غشاء به میزان قابل توجهی کاهش یافت و شار غشا در سطح پایداری حفظ شد.
در یکی دیگر از کاربردهای صنعتی، یک کارخانه شیمیایی استفاده میکردنانو فیلتراسیون آببرای تصفیه فاضلاب آن فاضلاب حاوی مقدار زیادی DOM مشتق از صنعتی بود که تجزیه آن دشوار بود. کارخانه یک روش پیش تصفیه اکسیداسیون با استفاده از ازن و به دنبال آن تصفیه بیولوژیکی را اتخاذ کرد. این ترکیب از روش های پیش تصفیه توانست به طور موثر DOM را حذف کند و عملکرد غشاء بهبود یافته و در نتیجه کیفیت آب بهتر و هزینه های عملیاتی کاهش یابد.
نتیجه گیری
در نتیجه، حذف مواد آلی محلول قبل از استفاده از غشاهای NF RO برای اطمینان از عملکرد بهینه غشا، افزایش کیفیت آب و کاهش هزینههای عملیاتی ضروری است. انواع روش های پیش تصفیه، از جمله انعقاد و لخته سازی، جذب کربن فعال، اکسیداسیون و تصفیه بیولوژیکی، برای حذف DOM در دسترس هستند. هر روش مزایا و محدودیت های خاص خود را دارد و انتخاب روش پیش تصفیه باید بر اساس ویژگی های خاص آب تغذیه و الزامات سیستم فیلتراسیون باشد.
ما به عنوان یک تامین کننده قابل اعتماد غشاهای NF RO، متعهد به ارائه غشاهای با کیفیت بالا و پشتیبانی فنی جامع به مشتریان خود هستیم. اگر علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد غشاهای NF RO ما هستید یا به مشاوره در مورد پیش درمان حذف DOM برای برنامه خاص خود نیاز دارید، توصیه می کنیم برای مشاوره دقیق با ما تماس بگیرید. تیم کارشناسان ما آماده کمک به شما در یافتن مناسب ترین راه حل ها برای نیازهای تصفیه آب شما هستند.
مراجع
- Crittenden، JC، Trussell، RR، Hand، DW، Howe، KJ، و Tchobanoglous، G. (2012). تصفیه آب MWH: اصول و طراحی. جان وایلی و پسران
- امی، جی، و دروز، جی (2013). فناوری و کاربردهای غشاء. جان وایلی و پسران
- Le-Clech, P., Chen, V., & Fane, AG (2006). رسوب در بیوراکتورهای غشایی مورد استفاده در تصفیه فاضلاب. مجله علم غشاء، 284(1 - 2)، 17 - 53.