نقش تصفیه آب صنعتی در تامین منابع آب

تصفیه آب صنعتی منبع جدیدی برای آب مورد نیاز صنایع تولیدی است. این روش هم پایدار بوده و هم تولید آن از منظر اقتصادی دارای سود و فایده می‌باشد.

در واقع استفاده از این روش و تصفیه فاضلاب صنعتی، استفاده مجدد از فاضلاب و پساب صنعتی و خانگی را مقدور کرده و با توجه به اینکه امروزه دفع فاضلاب در محیط زیست علاوه بر تخریب زیست بوم، سبب آلوده شدن منابع آب زیر زمینی شده است؛ بنابراین با تصفیه مجدد فاضلاب و تولید آب، می‌توان ضمن حفظ محیط زیست، منبعی پایدار برای آب مصرفی صنایع تولید نمود.

بحران آب در ایران

بر اساس مطالعات بین المللی، ایران باید تا سال ۲۰۲۵ بیش از ۱۱۰ درصد به منابع آبی خود بیفزاید تا از بحران آبی نجات یابد.

با بررسی شاخص‌های بین المللی در مورد وضعیت آبی کشور، سال‌های پیش رو، روزهایی با تنش شدید آبی است که می‌تواند منجر به بروز بحران‌های اجتماعی و سیاسی وسیعی گردد. بنابراین دولت‌ها در ایران چاره‌ای به جز اتخاذ سیاست‌های مدیریتی در خصوص بهره وری میزان مصرف، قیمت گذاری اصولی و اتخاذ روش‌های نوین برای تولید منابع آبی نخواهند داشت.

استفاده از انواع آب شیرین کن دریایی

یکی از این روش‌ها؛ استفاده از تصفیه آب صنعتی است و این روش‌های نوین، ما را قادر به ساخت انواع آب شیرین‌کن دریایی در مقیاس‌های بزرگ و کوچک نموده است.

بی شک استفاده از منابع بی پایان آب دریا و تولید آب شیرین از آن، روشی پایدار در تامین منابع آبی در کشور خواهد بود.

استفاده از روش تصفیه فاضلاب صنعتی و شهری

یکی از روش‌ها، استفاده از تصفیه فاضلاب صنعتی و شهری جهت تامین آب مورد نیاز برای بخش‌های صنعتی و کشاورزی است.
در کشور ما ایران به صورت متوسط سالانه ۹۰ میلیارد متر مکعب آب مصرف می‌گردد. از این میان سهم عمده مصرف آب به بخش کشاورزی تعلق دارد که با مصرف ۸۱ میلیارد مترمکعب، سهم ۹۲% از کل منابع آبی کشور را دارا می‌باشد.

اما نکته جالب این است که  آب مصرفی صنایع و بخش خانگی به علت طی نمودن مراحل مختلف برای تصفیه، انتقال و توزیع از نظر هزینه تمام شده به مراتب گران‌تر از آب بخش کشاورزی است و از سوی دیگر، ارزش افزوده تولیدی در بخش صنعتی به مراتب بالاتر از بخش کشاورزی است.

روش‌های تصفیه آب صنعتی

تصفیه آب صنعتی در بخش‌های مختلفی همچون آشامیدنی، کشاورزی، دارویی، لبنی، غذایی، معادن و انواع آب شیرین کن صنعتی به کار برده می‌شود و هدف اصلی آن کاهش شوری، املاح، آلودگی و سایر عوامل آلاینده از آب است و با توجه به نوع فرآیند و روش‌های مختلف آن، هر یک از دستگاه‌ها، ویژگی‌ها و مزایای مشخصی دارند.

از نظر شاخص قیمت، سهولت در بهره برداری و راندمان حذف شوری، روش اسمز معکوس، بهینه‌ترین پکیج در این زمینه است.

 

انواع دستگاه تصفیه آب صنعتی

به دلیل ظرفیت حرارتی بالا، آب به عنوان ماده انتقال دهنده حرارت در بسیاری از صنایع به کار برده می‌شود.  همچنین آب می‌تواند نقش خنک کننده، روان کننده و یا رقیق کننده در بسیاری از صنایع را ایفا نماید.

بر این اساس، انواع دستگاه تصفیه آب صنعتی به منظور افزایش کیفیت محصولات نهایی در صنایع به کار برده می‌شوند.

روش‌های تصفیه آب در سه دسته روش‌های غشایی، روش‌های تعویض یونی و روش‌های حرارتی تقسیم بندی شده است و طبقه بندی این نوع دستگاه‌ها بر اساس کاربردهای آن صورت می‌گیرد.

از آنجایی که هدف اصلی حذف املاح، سختی و هدایت الکتریکی می‌باشد؛ بنابراین برحسب میزان توانایی حذف شوری نیز می‌توان آن‌ها را تقسیم بندی نمود.

تصفیه آب صنعتی بر پایه روش غشایی

در روش غشایی بر اساس پایه اندازه مولکولی ذرات، آن‌ها را از آب جدا می‌نمایند و رایج‌ترین نوع این روش‌، اسمز معکوس است.

روش اسمز معکوس به دلیل سهولت در بهره برداری و هزینه تقریبا پایین و از همه مهم‌تر به دلیل کیفیت بسیار بالای آب تصفیه شده، امروزه بسیار رایج گردیده است و در بسیاری از صنایع به کار می رود.

اساس کار اسمز معکوس استفاده از غشا نیمه تراوا می‌باشد. این غشا‌ها به دلیل اندازه کوچک‌تر از نانومتر، صرفا مولکول‌های آب را از خود عبور داده و کلیه املاح و باکتری ومیکروارگانیزم‌ها را جدا می‌نماید.

از دیگر روش‌های تصفیه آب از نوع غشایی، روش اولترافیلتراسیون، نانو فیلتراسیون و میکروفیلتراسیون است.

تصفیه آب صنعتی بر پایه روش تبادل یونی

ساده‌ترین شکل دستگاه تصفیه آب صنعتی به روش تبادل یونی است. در این روش، با استفاده از رزین‌های تبادل یونی می‌توان املاح آب را تبادل کرده و آب خالص تولید نمود.

کاربرد این دستگاه در حذف سختی موقت آب است و  اساس کار آن، تبادل یا جابجایی یون سدیم موجود در سرشاخه رزین با کلسیم و منیزیم موجود در آب است .

توجه داشته باشید که رزین موجود در دستگاه تصفیه آب پس از مدتی کارکرد، نیاز به شستشو و احیا دارد.

از این روش به منظور تولید آب با کیفیت بسیار عالی و آب بدون یون استفاده می‌شود و  معمولاً پس از روش اسمز معکوس از سیستم تبادل یونی (Mixed bed) به منظور حذف نهایی املاح و شوری باقی مانده استفاده می‌گردد.

همچنین می‌توان از دیگر روش‌های تصفیه آب؛ استفاده از جریان برق در روش مبادله یونی Electro dialysis Reversal (EDR) نام برد. این روش بر پایه خاصیت هدایت الکتریکی آب استوار است و به وسیله صفحات نیمه تراوا، املاح موجود در آب مثل آنیون و کاتیون را در دستگاه آب شیرین کن صنعتی از آب جدا می‌نماید.

تصفیه آب صنعتی بر پایه روش حرارتی

در روش‌های حرارتی که به نام روش تقطیر نیز شناخته می‌شود، با حرارت دادن آب، آن‌ را از حالت مایع به بخار تبدیل نموده و سپس با سرد نمودن بخار، آب بسیار خالص تولید می‌نمایند.

استفاده از این روش  یکی دیگر از کاربردهای تصفیه آب صنعتی است که به دلیل تولید آب با کیفیت بسیار بالا در مصارف آزمایشگاهی و یا دارویی کاربرد دارد.

روش تقطیر به دلیل تغییر در حالت آب از مایع به گاز (بخار) بسیار پر هزینه و انرژی‌بر است.  به همین دلیل از روش تقطیر در پروژه‌های عظیم دریایی استفاده می‌گردد که به آن MED (Multi effect distillation) گفته می‌شود.

مقایسه روش‌های انواع تصفیه آب صنعتی

مقایسه روش‌های تصفیه آب صنعتی در سه بخش: ۱- برآورد قیمت دستگاه تصفیه آب، ۲- سهولت در بهره برداری، ۳- راندمان حذف شوری و TDS انجام می‌گیرد و همان‌طور که گفته شد هر یک از این دستگاه‌ها به منظور مصارف گوناگون و با روش‌های مختلف طراحی می‌گردند.

اما در یک نگاه کلی  می‌توان گفت که هدف از ساخت دستگاه تصفیه؛ حذف شوری، سختی و آلودگی‌های آب است.

به طور کلی بهینه‌ترین روش تصفیه آب صنعتی استفاده از اسمز معکوس (RO) است؛ زیرا هم به لحاظ قیمت و هم بهره برداری و راندمان حذف شوری بسیار توانمند است.

همچنین در جدول ذیل مقایسه انواع روش‌های تصفیه آب صنعتی ارائه گردیده است.

روش تصفیه آب صنعتی	قیمت تصفیه آب صنعتی	بهره برداری	راندمان حذف شوری	محدودیت
دستگاه سختی‌گیر	بسیار پایین	آسان	بسیار پایین	فقط سختی موقت آب را حذف می‌کند.
تعویض یونی Mixed bed	بالا	دشوار	بسیار بالا	شوری آب ورودی نمی‌تواند بالا باشد. در آب دریا کاربرد ندارد.
مبادله یونی EDR	بالا	دشوار	بالا	شوری آب ورودی نمی‌تواند بالا باشد.
اسمز معکوس RO	متوسط	نسبتا آسان	بالا	جهت تولید آب بسیار خالص به کار نمی‌رود.
اولترافیلتراسیون UF	نسبتا بالا	دشوار	بسیار پایین	فقط در حذف آلودگی و کدورت کاربرد دارد و شوری را چندان کاهش نمی‌دهد.
روش تقطیر MED	بسیار بالا	دشوار	بسیار بالا	در ظرفیت کوچک و متوسط به کار نمی رود.

 

کاربردهای تصفیه آب صنعتی

امروزه نمی‌توان هیچ صنعتی را بدون استفاده از انواع روش تصفیه آب متصور شد. علاوه بر این، به دلیل کاهش حجم بارش‌های سالانه در کشور ما، خشکسالی‌های پی در پی و افزایش شوری آب‌های زیرزمینی و همچنین آلودگی منابع آب به انواع آلاینده‌ها، کاربردهای تصفیه آب صنعتی و آشامیدنی رو به گسترش است.

به علاوه در بسیاری از کارخانجات فولاد، معادن، پتروشیمی، صنایع کوچک و متوسط، صنایع غذایی، زمینه‌های کشاورزی، پرورش ماهی، دامداری و همچنین در بخش‌های مسکونی و آب‌های آشامیدنی این روش در کنار آب شیرین کن صنعتی کاربرد دارد.

• صنایع غذایی و لبنی

در صنایع غذایی و لبنی از آب به عنوان شوینده مخازن، ظروف و خطوط تولید استفاده می‌گردد.

آب حلالی قوی است و با کمک مواد شوینده، اسیدی و یا بازی می‌تواند بسیاری از آلودگی‌ها را حل نموده و از بین برد. استفاده از آب شیرین کن صنعتی در خط تولید این کارخانجات سبب بهبود راندمان شستشو، به دلیل کاهش شوری می‌گردد.

آب به عنوان ماده اولیه در بسیاری از صنایع غذایی مانند لبنیات، بیسکویت و شکلات به کار می رود. هرچه آب ورودی به چرخه تولید، شوری یا همان TDS و هدایت الکتریکی کمتری داشته باشد؛ کیفیت نهایی مواد غذایی افزایش می‌یابد. بنابراین استفاده از این نوع دستگاه در این کارخانجات امری ضروری است.

• صنایع حرارتی و برودتی

استفاده از آب در صنایع حرارتی و برودتی به دلیل ظرفیت حرارتی بالای آب بسیار رایج است. آب به عنوان سیال اصلی در دیگ‌های بخار، برج‌های خنک کن، مبدل‌های حرارتی و کندانسورها به کار می رود. در صورت وجود شوری و سختی  در آب، امکان خوردگی تاسیسات و یا رسوب گذاری بر روی سطوح لوله و مبدل‌های حرارتی به شدت افزایش می‌یابد.

بنابراین با به کاربردن دستگاه تصفیه آب صنعتی می‌توان در هزینه‌های نگهداری کارخانجات، صرفه جویی چشمگیری ایجاد نمود.

• معادن

از دیگر استفاده‌های آب می‌توان به کاربرد آن به عنوان یک حلال قوی اشاره نمود. به عنوان نمونه در فرآیند استحصال سنگ آهن پس از خردایش از آب به عنوان حلال استفاده می‌گردد که پس از چندین مرحله آهن خالص به دست آمده و آب به همراه مواد باطله از چرخه تولید جدا می‌شود.

استفاده از تصفیه آب صنعتی علاوه بر افزایش خلوص آهن، راندمان فرآیند را افزایش می‌دهد و کمترین رسوب و خوردگی را در پی خواهد داشت.

• تصفیه آب صنعتی و مصارف آشامیدنی

نشت فاضلاب و پساب‌های صنعتی در منابع آب زیرزمینی، سبب از دست رفتن بسیاری از منابع آبی که به منظور مصارف آشامیدنی به کار می‌رود؛ خواهد شد.

در این شرایط با استفاده از روش‌های تصفیه آب صنعتی می‌توان آلودگی، شوری و سختی آب را حذف نمود.

• حوزه کشاورزی و دامپروری

صنعت کشاورزی، بزرگترین مصرف کننده آب در کشور ماست؛ تا جایی که برخی از برآوردها، سهم این صنعت را ۸۵ درصد از مصرف کل تخمین زده اند.

علاوه بر بحث کمیت آب مصرفی در این صنعت، امروزه کشت انواع گل‌ها و گیاهان گلخانه ای رواج یافته است. در این قبیل کشت‌ها، شوری و املاح آب سبب گرفتگی سیستم‌های آبیاری و همچنین کاهش راندمان محصولات می‌گردد و در این خصوص استفاده از دستگاه تصفیه آب راه حل مشکل می‌باشد.
در صنایع دامپروری از قبیل گاوداری‌ها، پرورش مرغ ها، پرورش ماهی و شیلات نیز مساله شوری و آلودگی آب، نگاه مصرف کنندگان را به سوی استفاده از این نوع دستگاه‌ها سوق داده است.

مساله مهم با توجه به حجم مصرف بسیار بالای آب در این صنایع، مقرون به صرفه بودن قیمت دستگاه تصفیه آب صنعتی است.

• تصفیه آب صنعتی در صنایع دارویی

صنعت دارویی و سرم سازی به دلیل بالاترین حساسیت به آلودگی و شوری آب، به طور گسترده از دستگاه‌های تصفیه آب استفاده می‌نمایند.

تصفیه آب صنعتی در صنایع دارویی به منظور تولید آب مقطر یا آب بدون یون به کار می رود. اسمز معکوس (RO) یا دوبل اسمز معکوس، دستگاه آب تولید آب مقطر (DRO) و همچنین ترکیب اسمز معکوس و تعویض یونی در این صنعت به کار می رود.

 

در این مقاله به طور کامل نقش تصفیه آب صنعتی در تامین منابع آب را بررسی نموده و همچنین به بررسی انوع دستگاه‌ها، روش‌ها و انواع کاربردهای آن پرداختیم. در صورت نیاز به راهنمایی بیشتر در خصوص هر یکی از این بخش‌ها می‌توانید با تیم طرح و کار تماس بگیرید.