آب در نگاه اول شفاف به نظر میرسد، اما در بسیاری از منابع طبیعی و حتی شبکههای توزیع شهری، ترکیبات مختلفی در آن وجود دارد؛ از ذرات معلق و کدورت گرفته تا مواد آلی، کلر، میکروارگانیسمها و ترکیبات محلول. به همین دلیل، پیش از استفاده در شرب، صنعت یا فرآیندهای تولیدی، باید تحت عملیات تصفیه آب قرار گیرد. یکی از اصلیترین و پایهایترین مراحل این فرآیند، فیلتراسیون است.
فیلتراسیون آب چیست؟ | معرفی انواع فیلترها و کاربرد
فیلتراسیون آب، فرآیندی است که طی آن، آب از یک محیط متخلخل یا غشا عبور داده میشود تا بخشی از آلایندههای فیزیکی یا حتی بیولوژیکی آن حذف شود. به زبان ساده، فیلتر مانند یک مانع کنترلشده عمل میکند؛ ذرات بزرگتر از اندازه منافذ آن نمیتوانند عبور کنند و در نتیجه از جریان آب جدا میشوند. با این حال، همه فیلترها صرفاً بر اساس اندازه ذرات عمل نمیکنند. برخی از آنها مانند فیلترهای کربنی، علاوه بر جداسازی فیزیکی، از مکانیسمهای شیمیایی مانند جذب سطحی (Adsorption) نیز بهره میبرند.
همچنین بخوانید: قیمت و خرید فیلتر پرس باکیفیت از پاک پساب
بهطور کلی، اهداف اصلی فیلتراسیون در سیستمهای تصفیه آب عبارتاند از:
- حذف ذرات معلق
- کاهش کدورت
- حذف بخشی از میکروارگانیسمها
- بهبود طعم و بو
- آمادهسازی آب برای مراحل پیشرفتهتر تصفیه
چرا حذف ذرات معلق در تصفیه آب اهمیت دارد؟
وجود ذرات معلق در آب تنها باعث کدر شدن آن نمیشود؛ بلکه میتواند پیامدهای جدیتری نیز داشته باشد:
- کاهش راندمان سیستمهای گندزدایی
- گرفتگی ممبرانها در سیستمهای غشایی
- افزایش مصرف مواد شیمیایی
- ایجاد رسوب در تجهیزات صنعتی
به همین دلیل، در اغلب طراحیهای مهندسی، فیلتراسیون بهعنوان مرحله پیشتصفیه در نظر گرفته میشود.
انواع فیلتر تصفیه آب
انتخاب نوع فیلتر تصفیه آب به کیفیت آب خام، دبی، هدف فرآیند و سطح تصفیه موردنیاز بستگی دارد. در ادامه مهمترین انواع فیلترها را بررسی میکنیم.
هیمنطور بخوانید: قیمت و خرید فیلتر کربنی باکیفیت از پاک پساب
فیلتر شنی
فیلتر شنی یکی از متداولترین تجهیزات در سیستمهای تصفیه آب است که بر پایه عبور آب از بستر سیلیسی با دانهبندی مشخص عمل میکند. این فیلتر معمولاً شامل:
- مخزن فلزی یا فایبرگلاس
- بستر سیلیس در چند لایه با سایزهای مختلف
- سیستم توزیع آب ورودی
- نازلهای جمعآوری آب خروجی
نحوه عملکرد: آب از بالای مخزن وارد شده و با عبور از میان دانههای سیلیس، ذرات معلق خود را از دست میدهد. این ذرات در فضاهای بین دانهها گیر میافتند و آب شفافتر از پایین مخزن خارج میشود. از کاربردهای این نوع فیلتر میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- پیشتصفیه آب شهری
- صنایع غذایی و نوشیدنی
- سیستمهای خنککننده
- استخرها
- پیشتصفیه سیستمهای غشایی
فیلتر شنی عمدتاً برای حذف ذرات معلق با اندازه نسبتاً بزرگ و کاهش کدورت کاربرد دارد.
همچنین بخوانید: خرید فیلتر شنی با بهترین قیمت از پاک پساب
فیلتر کربنی
فیلتر کربنی با استفاده از کربن فعال، علاوه بر حذف ذرات معلق ریز، قادر به جذب ترکیبات آلی، کلر و مواد مولد بو و طعم نامطلوب است.
مکانیسم عملکرد: در این فیلتر، فرآیند اصلی جذب سطحی است. ساختار متخلخل کربن فعال دارای سطح تماس بسیار بالایی است که امکان جذب مولکولهای آلی را فراهم میکند. موارد حذف توسط کربن به شرح زیر است:
- کلر آزاد
- ترکیبات آلی فرار
- طعم و بوی نامطبوع
- برخی ترکیبات آلی مصنوعی
- کاربردها
- دستگاههای تصفیه آب خانگی
- صنایع نوشیدنی
- پیشتصفیه پیش از ممبرانهای RO و UF
میکروفیلتراسیون
میکروفیلتراسیون یکی از فرآیندهای غشایی است که اندازه منافذ آن معمولاً در محدوده 0.1 تا 1 میکرون قرار دارد.
- ویژگیها
- حذف ذرات بسیار ریز
- جداسازی باکتریها
- کاهش کدورت شدید
در این سیستم، آب با فشار کنترلشده از غشا عبور میکند و ذرات بزرگتر از منافذ، در سطح آن باقی میمانند.
- کاربردها
- صنایع لبنی
- تصفیه آب آشامیدنی
- پیشتصفیه سیستمهای پیشرفتهتر
- بازیافت آب صنعتی
اولترافیلتراسیون
اولترافیلتراسیون (UF) مرحلهای پیشرفتهتر نسبت به میکروفیلتراسیون است و اندازه منافذ آن در محدوده 0.01 تا 0.1 میکرون قرار دارد. توانایی حذف ویروسها، کلوئیدها، پروتئینها، میکروارگانیسمها را دارد. در سیستمهای صنعتی، UF اغلب بهعنوان جایگزین یا مکمل فیلترهای شنی در نظر گرفته میشود.
همینطور بخوانید: خرید فیلتر کارتریج با بهترین قیمت
- کاربردها
- صنایع دارویی
- تولید آب با کیفیت بالا
- پیشتصفیه سیستم اسمز معکوس
- بازیافت پساب
کاربرد فیلترها در مصارف خانگی
در مصارف خانگی، استفاده از سیستمهای فیلتراسیون آب بهعنوان یک لایه تکمیلی در کنار فرآیند تصفیه آب شهری شناخته میشود. اگرچه آب شبکه توزیع پیش از ورود به منازل تحت استانداردهای مشخص تصفیه میشود، اما عوامل متعددی مانند طول مسیر انتقال، احتمال خوردگی لولهها، تغییرات فصلی کیفیت منابع آب و نوسانات کدورت میتوانند بر ترکیب نهایی آب تأثیر بگذارند. به همین دلیل، نصب فیلتر تصفیه آب در نقطه مصرف (Point of Use) بهعنوان روشی برای پایدارسازی کیفیت آب و کنترل پارامترهای فیزیکی و شیمیایی مورد توجه قرار گرفته است.
در ساختار متداول سیستمهای خانگی، ابتدا فیلترهای الیافی یا پیشفیلترها برای حذف ذرات معلق، زنگزدگی و کدورت احتمالی به کار میروند. این مرحله نقش مهمی در جلوگیری از ورود ذرات جامد به مراحل بعدی دارد. در ادامه، فیلتر کربنی با مکانیسم جذب سطحی، کلر آزاد، ترکیبات آلی و برخی مواد مولد بو را کاهش میدهد و از تغییرات ناخواسته در ویژگیهای شیمیایی آب جلوگیری میکند.
کاربرد فیلتراسیون خانگی صرفاً محدود به آب آشامیدنی نیست؛ آب مورد استفاده در پختوپز، تهیه نوشیدنیها و حتی تجهیزات گرمایشی کوچک نیز از این فرآیند منتفع میشود. کاهش بار ذرات معلق و برخی ترکیبات واکنشپذیر میتواند از تشکیل رسوبات در وسایلی مانند کتری یا دستگاههای قهوهساز جلوگیری کرده و عملکرد پایدار آنها را حفظ کند. در مجموع، فیلتراسیون در محیط خانگی ابزاری برای تثبیت کیفیت آب در نقطه مصرف، کاهش
نوسانات احتمالی و افزایش اطمینان از سلامت آب مورد استفاده روزمره محسوب میشود.
کاربرد فیلترها در مصارف صنعتی
در مصارف صنعتی، انتخاب سیستم فیلتراسیون آب مستقیماً به ماهیت فرآیند تولید و کیفیت موردنیاز آب وابسته است. در بسیاری از واحدهای صنعتی، فیلتر شنی برای حذف ذرات معلق و کاهش کدورت بهعنوان پیشتصفیه استفاده میشود و پس از آن فیلتر کربنی جهت حذف ترکیبات آلی و کلر به کار میرود. در نیروگاهها و واحدهای تولید آب با خلوص بالا، فیلتراسیون مرحلهای پیش از سیستمهای اسمز معکوس طراحی میشود تا از گرفتگی ممبرانها جلوگیری شود. در صنایع دارویی و غذایی نیز فناوریهایی مانند اولترافیلتراسیون برای دستیابی به استانداردهای کیفی دقیقتر مورد استفاده قرار میگیرند.
در طراحی صنعتی، پارامترهایی مانند دبی، فشار کاری، کیفیت آب ورودی و استاندارد خروجی اهمیت بالایی دارند
جمعبندی
فیلتراسیون آب، فرآیندی است که با استفاده از محیطهای متخلخل یا غشا، ذرات و بخشی از آلایندههای موجود در آب را جدا میکند.
از فیلتر شنی برای حذف ذرات معلق درشت، از فیلتر کربنی برای حذف ترکیبات آلی و بهبود طعم و بو، و از میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون برای جداسازی دقیقتر آلایندههای میکروبی استفاده میشود. انتخاب نوع فیلتر به نوع مصرف، کیفیت آب خام و استاندارد موردنیاز بستگی دارد. در سیستمهای خانگی، تمرکز بر بهبود کیفیت شرب است و در سیستمهای صنعتی، پایداری فرآیند و حفاظت از تجهیزات اهمیت بیشتری دارد.
